Расчет основных параметров антенны и СВЧ, страница 19

Как видно из рисунка (рис. 2.10.1), при разнополярном включении диодов их выходные напряжения U_пч1 и U_пч2 при преобразовании Р_с равны по амплитуде и фазе, а при преобразовании Р_шг эти напряжения равны по амплитуде, на противоположны по фазе. Следовательно, если выходы диодов и их нагрузки по ПЧ соединить параллельно, т.е. подключить диоды к общей нагрузке ПЧ с удвоенной по сравнению с первоначальной проводимостью, то результирующее напряжение ПЧ от сигнала Р_с на этой нагрузке останется неизменным, а выделяющаяся в ней мощность Р_{с пч} будет равна сумме выходных мощностей ПЧ обоих диодов. В то же время результирующее напряжение ПЧ преобразованных шумов гетеродина будет равно нулю. Таким образом, шумы гетеродина оказываются подавленными, а полезный сигнал полностью выделяется на выходе БС.

Работа БС была рассмотрена на схеме БС с разнополярным включением диодов или БС с однотактным выходом, т.к. данная схема наиболее проста и получила наибольшее распространение на практике и в отличие от двухтактной схемы, где диоды включены однополярно, не требуют включения специального балансного трансформатора.

Как следует из рассмотренного механизма подавления шумов гетеродина в схеме БС, любой сигнал, подводимый к гетеродинному входу БС, окажется на выходе БС подавленным, подобно шумам гетеродина. Это свойство БС характеризуют коэффициентом подавления шумов гетеродина (S_ш), определяемым как отношение номинальных мощностей выходных сигналов ПЧ при поочередной подаче на сигнальный и гетеродинный входы БС сигналов одного и того же уровня. Величина S_ш обычно лежит в пределах 15 - 30 дБ.

Балансные смесители имеют следующие преимущества:

 - Необходимая мощность гетеродина на выходе БС равна удвоенной мощности Р_г, подводимой к каждому диоду и, следовательно, существенно меньше величины минимальной входной мощности, требуемой для небалансного смесителя (НБС). Это позволяет использовать маломощные гетеродины.

 - В схеме БС, в отличие от НБС можно практически пренебречь влиянием потерь сигнала на ответвление в цепь гетеродина.

 - В схеме БС происходит подавление четных гармоник разностной частоты, т.е. при подаче на вход БС сигнала частоты , сигнал на выходе БС будет подавлен.

При конструировании БС необходимо обращать особое внимание на то, чтобы контактные соединения в элементах смесительных камер были максимально надежными и неизменными во всех условиях эксплуатации.

Теперь, уяснив принцип работы данного устройства, можно приступить к расчету его основных параметров.

Для расчета БС зададим следующие значения параметров моста, смесительных камер, диодов, УПЧ и гетеродина:

Параметры моста:

Разбаланс амплитуд: d = 0.25 [дБ];

Разбаланс фазы сигнала "с": Dy_c = 4 [град];

Разбаланс фазы сигнала "г": Dy_ã = 1 [град];

Потери моста БС: L_м = 0.5 [дБ].

Параметры диодов и смесительных камер:

Потери преобразования диода 1 при полном согласовании: L_д01 = 3 [дБ];

Потери преобразования диода 2 при полном согласовании: L_д02 = 4 [дБ];

Шумовое отношение диода 1: t _д01 = 1.7;

Шумовое отношение диода 2: t _д02 = 1.2;

Выходное сопротивление диода 1: R_д1 = 310 [Ом];

Выходное сопротивление диода 2: R_д2 = 330 [Ом];

Рассогласование диода 1: r_д1 = 1.2 ;

Рассогласование диода 2: r_д2 = 1.9 ;

Потери первой камеры: L_кам1 = 0.1 [дБ];

Потери второй камеры: L_кам2 = 0.2 [дБ].

Параметры УПЧ:

Коэффициент шума ПЧ: F_пч = 3 [дБ];

Частота: f_пч = 30 [МГц].

Параметры гетеродина: